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一輩子的科學課,不是學好科學,而是學會讀科學—《科學研習》

科學研習
・2016/11/24 ・4716字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 590 ・九年級

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文/李松濤|國立臺中教育大學科學教育與應用學系副教授

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21 世紀的學生所應具備的新素養,其具體表現就是可以在網路或是其他媒體環境中找出重要的問題或議題,尋找到需要的資訊,可以批判地評價這些資訊的用處,整合這些資訊來回答問題或是解決問題。

21 世紀的學習成果

當代 21 世紀的教育核心理念就是「素養」與「能力」的教育。

根據美國 21 世紀能力聯盟(Partnership for 21st Century Skills, 2003)所提出的報告指出,21 世紀的學生學習成果應該有二個部份,其一是「知識」的向度,包括了語言、藝術、科學和數學等核心科目以及全球意識、公民素養、健康素養和環境素養等議題能力; 其二是「技能」的向度,包括了學習與創新、資訊媒體與科技以及生活與事業的技能等,更涵蓋了創造和創新、批判思考、 解決問題和自我學習的能力,此外也納入了資訊素養和媒體素養的表現(如表 1)。

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我國在 2004 年開始實施的九年一貫課程改革設計理念也明文規定了七大學習領域,十項基本能力以及三項課程目標,其目的就是希望透過新的課程理念,讓學生具備有可以帶著走的能力,其中「表達、 溝通與分享」、「主動探索與研究」以及「獨立思考與解決問題」等三項「自然與生活科技」學習領域當中特別重視的內容,其主要目標就在於提升學生的「科學與科技素養」。

在 2015 年國家教育研究院新公布的《國民中小學暨普通型高級中等學校自然科學領域課程綱要草案》當中,其論述也直接指出:

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「我們的國民更需要具備科學素養,能了解科學的貢獻與限制、能善用科學知識與方法、能以理性積極的態度與創新的思維,面對日常生活中各種與科學有關的問題,能做出評論、判斷與行動。」

而且也將「建構基本科學素養」列為主要的自然科學課程目標之一(國家教育研究院,2015)。

國際評量的素養觀點

根據針對 15 歲學生為評量對象的「國際學生評量計畫」(Program for International Student Assessment, PISA)定義「科學素養」 是指「一個人可以運用一定的科學知識來確認問題,獲取新知,解釋科學現象,而且對於一些和科學有關的議題能夠做出以證據為依歸的結論,除此之外,他也應該知道「科學」是一種人類知識與探究的形式,也明白「科學」與「技術」是如何地在形塑我們的物質、知識以及文化環境。同時,做為一個具有反思能力的公民,他更願意運用科學領域裡的知識來參與科學相關的議題」(OECD, 2006)。

而我國新的十二年國教課程自然科學領域綱要中, 也將「科學素養」定義為「使學生具備基本科學知識、探究與實作能力,能於實際生活中有效溝通、參與公民社會議題的決策與問題解決,且對媒體所報導的科學相關內容能理解並反思,培養求真求實的精神。」由此可知,「科學素養」除了包括與科學相關的一些重要概念理解之外,也應該具備科學相關的基本語言與文字能力, 以便針對相關的議題進行批判思考,與人溝通,甚至參與辯論(Hand, Prain, & Yore, 2001)。

Yore 和 Treagust(2006)也認為,「科學素養」的提昇其實就應該包含人們在各類科學論述當中可以「閱讀與寫作」的能力,因為我們必須熟悉科學語言的使用方式,才能發揮批判思考的能力;也才能進一步了解科學的本質,科學的重要概念, 甚至理解科學、技術、社會與環境等向度之間交互作用的相關性(圖 1)。

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(圖 1)科學素養與閱讀素養的 LINK 連結(Language / Inquiry / Nature / Knowledge of Science)(圖 1) / 《科學研習》提供

根據針對小四學生為評量對象的「國際閱讀素養調查」(Progress in International Reading Literacy Study, PIRLS)計畫定義, 所謂的「閱讀素養」是指「具備可以理解與運用社會需要或是個人所重視的各類形式文字語言的能力」(IEA, 2006)。而學生「閱讀素養」的分析可以分成「閱讀理解的過程」、「閱讀目的」以及「閱讀的行為與態度」等三個向度。

在「閱讀理解的過程」 向度中包含了二種層次:第一是可以由書面文字直接取得訊息的歷程,例如「聚焦與提取明顯資訊」與「直接推論」;第二則是可以在比較不明顯的文字敘述中進行推理的歷程,例如「詮釋並整合想法和訊息」 與「檢驗和評估內容、語言以及文字元素」 等過程。而在「閱讀目的」向度中,則可以分為「獲得並運用資訊」以及「培養文學經驗」等二個範疇。

另外在 PISA 計畫中所定義的「閱讀素養」則是指「一個人有能力可以理解、運用與反思書面的文字, 以達到自己的目標,發展自己的知識與潛能以便投入社會」(OECD, 2006)。

仔細對比二項「閱讀素養」的定義後可以發現, PIRLS 計畫的目的是在評量小學生「學習閱讀」(learn to read)的層次是否已經可以轉移到「閱讀學習」 (read to learn)的能力; 而 PISA 計畫的目的則是在評量中學生是否已經具備日後成為社會公民時所必須擁有的基本語言與文字能力。

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任何書局都是可以同時展現與培養科學素養與閱讀素養的空間。圖 / By electricnude @ flickr, CC BY-SA 2.0

整體而言,這二項國際評量計畫當中所指涉的「閱讀素養」,都已經超越了傳統 「閱讀」與「寫字」的基本定義,轉而成為 了一項現代社會中與終身學習能力息息相關的工具性定義。就「科學教育」而言, 無論是小學生由「學習閱讀」轉移到「閱讀學習」的能力,或是中學生日後成為社會公民時所必須擁有的基本語言與文字能力等,都應該是關心的重點;因為語言與文字能力在科學領域中的具體表徵就是一 種「科學素養」;而科學概念與知識在閱讀領域中的應用其實也是一種「閱讀素養」。

科學新聞的閱讀

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生活中到處可見的告示牌也是表現科學素養與閱讀素養的地方。圖 / By Kenming Wang @ flickr, CC BY-SA 2.0

「閱讀」一直是人類社會中最普遍的一種學習活動,在國內、外正式的教育體制內,學校老師們常常習慣於讓學生在課前或是課後自行去閱讀一些課程的補充材料,主要還是希望學生可以主動地連結一些重要的知識資訊。由於傳播媒體的日益發達,學生們的學習管道早已不再只侷限於制式環境的學校教室,相反地,媒體傳播(包括網路、電視、新聞、報紙等) 的各種訊息已經是學生各類學習的重要管道,甚至媒體儼然已經成為一種看不見的學校,能夠提供學生學校以外的教育課程 (教育部,2002)。

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科學閱讀就如同閱讀另外一種文字一樣,學習科學就是在學習一種新的語言。圖 / By Victor Carreon @ flickr, CC BY-NC 2.0

在各類媒體的傳播訊息當中,科學新聞除了是一般學生與民眾接觸科學新知的管道之外,在文本結構上也具有特殊的屬性。例如在文體上,科學新聞就介於「敘事文」與「說明文」之間,科學教科書通常以說明文為主要體裁,一般新聞則以敘事文為主體;而科學新聞則同時需要交代科學事件的發展,也要說明事件背後的科學原理(黃俊儒,2011)。另外,科學新聞除了可以媒合生活世界與科學世界之外, 它也是一種促成「公眾覺知」的文本,其主要目的是在告知閱聽人一些科學訊息, 而不會著重在相關科技工作的正確性(黃俊儒,2011;Zimmerman, Bisanz, Bisanz, Klein, & Klein, 2001) 。

其次,科學新聞的報導與陳述也具有一些特徵,例如任何的科學新聞報導內容,都是一種選擇後的結果,所以也必然會有一些限制;而且所有的報導內容都隱含有某些價值觀或特定的觀點,若以新聞價值的判準而言,一般閱聽大眾就應該稍微留心與注意(如表 2)(McClune & Jarman, 2012)。由表 2 可以發現,在新聞價值的參考標準中,其實並沒有「正確性」的概念;正如陳憶寧(2011)的研究指出,科學家常常認為科學新聞戲劇化而且過度簡化,以致容易讓民眾產生誤解, 而且正確性對記者來說不見得重要,但正確性對科學家而言卻是最重要的原則,在這種狀況下,當科學新聞出現在媒體上的時候,閱聽大眾的閱讀態度與角度便相形重要。

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若就語言閱讀的角度而言,科學新聞在社會脈絡當中的呈現其實包含了「科學語言」與「媒體語言」二種不同表徵的內涵,閱聽大眾必須分別應用對應的「科學素養」與「媒體素養」才能真正地了解科學新聞所傳達的訊息 (黃俊儒、簡妙如, 2010)。例如在「科學素養」的運用上, 閱聽大眾可能要思考諸如「報導議題的定義範疇為何?」、「報導內容的主要論點為何?」、「報導主張論點的證據為何?」以及「報導論述的推理過程為何?」等有關科學思考的內涵;而在「媒體素養」的運用上,閱聽大眾可能也要思考諸如「誰創造了這個議題訊息?」、「這個議題訊息運用了甚麼技巧來吸引大眾注意?」、「別人對此議題訊息的理解與我會有何異同?」 以及「媒體為何要傳播這個訊息?」等有關媒體覺知的內涵。

結論

眾所周知,一般社會大眾的主要科學訊息來源都是新聞媒體,但是專業的學術發表與新聞報導的內容卻仍然有很大的差距,如果要依賴大眾傳媒來做為提升民眾科學素養的方式,其實成效相當有限。當 「科學素養」與「閱讀素養」放在媒體環境討論時,自然而然地就會與「媒體素養」的概念整合在一起,而成為學者們所提出 21 世紀的學生所應該具備的新素養概念, 其中的具體表現就是可以在網路或是其他媒體環境中找出重要的問題或議題,尋找到需要的資訊,接著可以批判地去評價這些資訊的用處,然後整合這些資訊來回答問題或是解決問題,而這些「素養」與「能力」的表現正就是當代 21 世紀的重要教育核心理念。

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透過素養的結合,才可以在科學與閱讀的學習道路上持續前進。圖 / By David McKelvey @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

參考文獻

  1. Hand, B. M., Prain, V ., & Yore, L. D. (2001). Sequential writing tasks’ influence on science learning. In P. Tynjala, L. Mason, & K. Lonka (Eds.), Writing as a learning tool: Integrating theory and practice (pp. 105– 129). Dordrecht, NL: Kluwer.
  2. International Association for the Evaluation of Educational Achievement. (2006). PIRLS 2006 assessment framework and specifications. Lynch School of Education, Boston College.
  3. McClune, B. & Jarman, R. (2012). Encouraging and equipping students to engage critically with science in the news: what can we learn from the literature? Studies in Science Education, 48(1), 1-49, doi: 10.1080/03057267.2012.655036.
  4. Organization for Economic Cooperation and Development (2006). Assessing scientific, reading and mathematical literacy: A framework for PISA 2006. 取自 http://www.oecd. org/publications.html。
  5. Partnership for 21st Century Skills. (2003). Learning for the 21st century. Washington, DC: Author. Retrieved from http://www.21stcenturyskills.org/downloads/ P21_Report.pdf.
  6. Yore, L. D., & Treagust, D. F. (2006). Current realities and future possibilities: Language and science literacy-empowering research and informing instruction. International Journal of Science Education, 28(23), 291-314.
  7. Zimmerman,C., Bisanz, G. L., Bisanz, J., Klein, J., & Klein, P. (2001). Science at the supermarket: A comparison of what appears in the popular press, experts’ advice to readers, and what students want to know. Public Understanding of Science, 10, 37-58.
  8. 國家教育研究院 (2015)。國民中小學暨 普通型高級中等學校自然科學領域課程 綱要草案。取自:http://www.naer.edu.tw/ files/15-1000-10469,c639-1.php?Lang=zh-tw.
  9. 教育部(1998)。國民教育階段九年一貫課程總綱綱要。臺北:編印者。
  10. 教育部(2002)。媒體素養教育政策白皮書。臺北,教育部。
  11. 黃俊儒(2011)。透過閱讀促進公眾科學理解-科學新聞閱讀理解之比較研 究。國科會研究報告。
  12. 黃俊儒、簡妙如(2010)。在科學與媒 體的接壤中所開展之科學傳播研究:從 科技社會公民的角色及需求出發。新聞學研究,105 ,127-166。
  13. 陳憶寧 (2011)。當科學家與記者相遇: 探討兩種專業對於科學新聞的看法差 異。中華傳播學刊,19 ,147-187。

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本文摘自《科學研習》月刊第 55 卷第 10 期,2016 年 10 月號

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《科學研習》 月刊自民國 51 年創刊至今,經歷半世紀之久,為我國中、小學師生參考的科學補充教材,為倡導科學活動,提高科學研習興趣,培養正確科學態度,增進科學知能,並輔導學生進修研究,長久以來希望成為中小學師生交換科學教學心得、報導各類科學話題與成果的園地。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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本地工作者暢談科學時代的人文發展:哲學、專才培訓與大眾教育
臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
・2023/02/01 ・5061字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 撰文/詹遠至|臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會助理、臺灣大學哲學系碩士生
  • 校對/陳樂知|臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長

我們所處的二十一世紀已是科學的時代,科學理論被視為宇宙的終極答案。在這個「科學至上」的時代,人文探求還如何可能?人文如何可以與科學攜手並進?以「人文」與「科學」之間的對話為主軸,臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(LMPST Taiwan)於 2022 年 11 月 19 日在臺灣大學主辦了一場以《科學內外的人文可能》為題的論壇,邀請了國內哲學學者以及科學普及界的資深工作者擔任講者。

本活動主持人由鄭會穎教授(政治大學哲學系助理教授、政大現象學研究中心主任)擔任,受邀講者則包括陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)、陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)、鄭國威先生(PanSci 泛科學知識長)與嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)。

本論壇屬於 LMPST Taiwan 長期舉辦的《種種意識論壇》系列。除 LMPST Taiwan 以外,這一系列的論壇由政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO 台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院共同合辦;贊助單位則為順奕有限公司。

《科學內外的人文可能》邀請了國內哲學學者,以及科學普及界的資深工作者擔任講者。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

科學為人文帶來危機?先論科學主義與自然主義

主持人鄭會穎教授點出了本論壇的核心議題後,陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)發表了他的觀點。

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陳教授想要討論的是「就其理論本質而言,科學是否威脅人文」這個問題。陳教授首先談到一些人持有「科學主義(scientism)」的世界觀。科學主義認為,科學是唯一可以讓我們獲得知識的可靠方法。陳教授認為科學主義是一種自相矛盾的世界觀;原因在於科學主義本身並不是科學,並未被科學方法證明,它只是一個哲學理論。因此,科學主義身為一個哲學理論,它本身就是自己會排斥的對象。

回到核心問題,科學是否帶來了人文危機?陳教授的答案是否定的。他認為科學所帶來的其實不是科學主義,而是「自然主義(naturalism)」。自然主義認為,這個世界最根本、基礎的組成,就是自然科學理論認為存在的那些事物,例如粒子、力場、化學反應等。

陳教授認為科學所帶來的自然主義是現代世界觀的基礎;即使一些特定人士因為宗教背景等理由而不同意自然主義,其實也應該要同意例外情況相當有限。如果我們接受「自然主義」,而非「科學主義」,那麼科學本身根本就不會帶來人文危機。這是因為,自然主義只認為世界最根本的組成是科學所談論的事物,但是它並不認為我們只能透過科學方法來認識這些事物。

「就其理論本質而言,科學是否威脅人文?」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

事實上,從科學世界觀的角度來說,人類也是自然的一員。人類作為一種自然生命體,出於其演化而來的結構,與生俱來就有各種世界互動、認識世界的方式,不限於科學方法。就此而言,人類會發展出的人文也是一種自然現象。因此,雖然人類後來發展出了「科學方法」這種較為優化的認識途徑,我們依然不能否定「人文方法」也是一種認識世界的可靠方法。

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接著,陳教授提及羅素(Bertrand Russell)對「熟知知識(knowledge by acquaintance)」以及「描述知識(knowledge by description)」的區分。熟知知識指的是我們透過直接的感受、互動與掌握所獲得的知識,描述知識則是理論性的知識。

陳教授認為熟知知識與描述知識不可被截然二分,兩者之間是程度上的差別。而人文學門的一些觀念就較為接近熟知知識,因為它們重視同理及感受。雖然如此,這一切都符合腦神經科學的描述,人文仍然是自然現象。另一方面,人文因此仍然是科學可以研究的對象,也需要科學的補充。人文學門自己也必須要了解,自己所研究的熟知知識其實也是自然現象,有其組成基礎與運作原理。

因此,科學可以幫助人文把熟知知識轉換為更精確的描述知識,並且為人文提供更精密的研究方法,以及協助其排除錯誤,比如排除人類先天認知系統的偏誤、漏洞等等。總結來說,科學與人文其實研究的是同一個自然界;科學非但不應帶來人文危機,還可以幫助人文研究走得更加長遠。

跨科際合作的需求,兼論「人類世」中的人文與科學走向

不同於陳樂知教授從哲學觀點出發,陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)帶來的是他在教育方面的經驗。首先,陳教授介紹了他為台灣教育部主持的「科學人文跨科際人才培育計畫」,簡稱「SHS(Society-Humanities-Science)計畫」。

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由於現代社會中的問題包含人文以及科學的面向,因此 SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育(trans-disciplinary education)」。以往的教育先是學科主義,然後衍生出「多領域(multi-disciplinary)」或是「跨領域(inter-disciplinary)」,也就是由各學科各自探究共同問題,或是由兩個學科進行合作。

跨科際教育則有所不同,它以「真實世界的共同問題」為核心,直接打破學科之間的界線。只要是對解決真實世界的問題有幫助的知識,參與的學科,甚至政府、產業、民間的 NPO 或利害關係人都擔責分工合作進行知識生產、解決問題。

SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

由於現代社會中的問題愈趨複雜、多元,且多樣,社會對科學界的要求也跟以往有所不同。科學家開始被要求具備社會意識及社會參與的能力,還有溝通與對話的能力;這些能力都是傳統的科學界非常缺乏的。有鑑於此,陳教授所主持的 SHS 計畫積極推動「問題導向的學習」、「系統思考」、以及「實用方法論上的創新」。他也提到,SHS 計畫的推動非常有賴於大學對本身社會角色的自覺與復興。

陳教授參與的另一個國科會計畫是「以社會需求為核心的跨領域研究計畫」。與 SHS 計畫相同,這個計畫也非常重視跨科際教育,並且認知到單靠科學知識無法解決真實世界的複雜問題。

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那麼,人文究竟該扮演什麼樣的角色呢?陳教授討論到他撰寫的新書《丈量人類世》中的「人類世(anthropocene)」這個概念。「人類世」指的是一個新的地質紀元。在工業革命之後,人類文明成為影響地球環境與生態變遷的關鍵角色。因此,部分學者認為地球已經進入「人類世」這個地質紀元。

在人類世中,全球有非常多的變遷趨勢,其中一個就是:科學發展帶動理性價值的昂揚,其他的人性價值卻被輕忽。陳教授說,我們培養出了許多「職業科學家」。可是,在科技急速發展的同時,人類的科技文明卻缺乏方向感:我們正面臨物質文明與精神文明之間極大的不均衡。總而言之,他認為「人類的智能尚未學會如何掌舵文明巨輪的方向」。

最後,針對人文與科學應該要如何在人類世中發展,陳教授提出了他本人的看法。首先,科學研究的同儕審核程序需要人文專業學者的投入,也就是科學家不能閉門造車。再來,婦女應該要積極加入科學與科技事業的陣容,因為科學發展不能只由男性思維主導。

最後,未來教育的趨勢必須往跨科際的方向邁進,也就是人文與科學必須並重。如此一來,陳教授強調:「人文的啟發價值和社會重大需求必須挺身而出,為人類文明的永續承擔文明指南針的角色,與科學共同尋求世紀困境的解方。」

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「科學實作哲學」帶來人文與科學的合作新可能

繼陳竹亭教授分享了跨科際教育發展的大方向後,嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)則分享了她在科學人文互動的個案經驗。嚴教授身為一個哲學學者,卻在因緣際會下,走上了不同於普通學者每天關在辦公室做研究的路。她為了提升生醫背景的學生對哲學的興趣,也為了把哲學帶到課堂之外,推動了青銀共學。

嚴教授推動青銀共學,提升學生對哲學的興趣,也將哲學帶到課堂之外。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

嚴教授把社區中的長輩們請到大學的哲學課堂上,與大學生一起進行小組報告。這些生醫背景的學生們未來大多會從醫;因此,對未來將要在醫療院所工作的他們來說,與長輩互動是很好的練習。

嚴教授也針對與學生們未來在醫療場域會遇到的一些價值性思考,與哲學作出連結,讓學生們學習哲學能夠學以致用,對醫療過程有所幫助。舉例來說,她會帶領學生討論如何面對死亡、以及照護倫理等哲學議題。她認為,在學生未來的臨床工作上,這些哲學議題將派得上用場。

除了青銀共學外,嚴教授還以非常不同於傳統學者的方式,進行她個人的哲學研究。傳統哲學學者往往是埋首於書堆中,發展自己的理論;她則是親自到醫療院所中進行田野調查,去訪問醫生、護理師等第一線的人員。藉由直接了解醫療工作者在實作上遇到的困難,她試圖讓哲學能夠真正被實用。

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嚴教授說,這樣的研究方法被稱為「科學實作哲學」。科學實作哲學作為一種研究方法,其實不單單適用於人文學門,也同樣適用於科學。非常理論性、艱深的基礎科學如果能夠走出象牙塔,了解社會的真實需求,便有機會與人文接軌。因此,不論是科學或人文學門,若研究者可以調整研究方法,從研究對象在實作上的細節出發,再轉而調整自己的理論,那麼科學與人文的互動、合作並非不可能。

科學素養對現代社會的重要性

最後進行分享的是科普媒體《PanSci 泛科學》的知識長鄭國威先生。鄭知識長首先釐清了「人文」的定義:他認為,「人文主義」認為人類可以靠自身的能力認識這個世界,而「人文學科」正是培養這種能力的學科。從這個定義來看,人文與科學根本就不是分開的;畢竟科學也是人類靠自身能力認識世界的方式之一。

鄭知識長提到,台灣的學生在國際學生能力評量計畫(PISA)中表現非常優異,世界排名名列前茅。然而,台灣的學生卻普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。

鄭知識長指出,台灣學生普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

在學習的過程中,我們大致可以把人分為兩種:具有「定型心態」與具有「成長心態」的人。前者只重視結果、學習態度較消極,且容易受挫折打擊;後者則重視過程、學習態度較積極,且勇於面對挑戰。鄭知識長指出,具有定型心態的台灣學生似乎占多數。

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鄭知識長在高中時也面臨相同的困境,他那時非常厭惡數學和理化,完全沒有學習他們的熱忱。他後來發現不止他是如此,有許多人也在學生階段就放棄了對科學的學習;這對台灣社會是個嚴重的現象。舉例來說,公投的題目許多都牽涉科學知識,放棄學習科學的公民要如何在這種公投中作出正確的判斷?這樣的考量促使他後來創辦 PanSci 泛科學。

鄭知識長認為,獲得成長心態最簡單的方式就是學會科學原則與方法,也就是用科學方法來面對日常生活中遇到的問題。而培養科學素養則需要承認自己對許多事的無知,且需要身處一個好的素養集體之中。最後,鄭知識長勉勵大家一起培養出「科學思辨力」,為本次的論壇畫下一個強而有力的句點。

臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
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臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(The Taiwan Association for Logic, Methodology and Philosophy of Science and Technology, LMPST Taiwan)為國內非營利法人團體,主要幹部均為國內教授或研究員。本會以促進科學型的哲學研究為宗旨,工作包括國內專業學術工作、跨領域學科交流及哲學普及推廣。

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大科學人專訪|台大教授葉丙成:素養就是運用知識解決真實世界問題的能力和態度
LIS_96
・2022/12/30 ・3173字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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他是葉丙成,台大電機教授,也是線上遊戲學習平台 PaGamO 和實驗教育機構「無界塾」的創辦人,葉丙成老師的求學經歷建中、台大、留美、當教授,完美符合了傳統價值對於菁英人才的期待,而直到葉丙成到美國求學、當上台大教授後,他才一再體會到著眼「好成績」將錯失生命許多彌足珍貴的探索機會,於是他展開中年叛逆,成為力推台灣「翻轉教育」的先行者,讓更多台灣孩子有機會比他更早一步擁抱不被成績綁架、有所熱情的人生。

葉丙成的人生故事和教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

成為病態的考試機器,失去對世界的好奇心

Q:可以和我們分享葉丙成老師自己的求學歷程嗎?

我從小在教授宿舍長大,唸的是台科大後面的公館國小,除了去美國讀書之外,建中是我讀過最遠的學校。

在我們居住的環境裡大多都是教授父母,大家難免會比較小孩的成績,我從小就一直在「因著成績被肯定」的狀態長大,成績很好但我完全沒有學習的熱忱和好奇心,我知道自己是在應付考試,也很會應付考試,那其實是一種很病態的價值觀,我差不多在高中就已經失去對世界的好奇心,看到新東西、沒碰過的東西,我反而會覺得很煩又要花時間去搞懂。

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考贏別人得到師長的肯定是唯一的追求,但到了美國唸博士之後發現其實根本沒有人在 care 考試和成績排名,在派對上面我只能用傅立葉(專業知識)跟同學開話題,根本沒人想鳥我,我才看見自己的貧乏。

儘管成績很好,但完全沒有學習的熱忱和好奇心。圖/Pexels

現在在台大教書,看到這些孩子,也常常覺得成績好、會應付考試,某種程度是背負一種詛咒,不是因為成績好選擇更多,而是在追求成績的過程,我們根本不知道自己要什麼,看不到自己真的有熱情的地方,時間就一直流掉,焦慮就一直擴大,變得沒有靈魂。

非結構化學習才能培養孩子面對未知世界的能力

Q:有了前述的反思,現在葉丙成老師怎麼帶自己的兩個兒子 ?

對我而言我完全不在意他們的成績,只要他們保有對世界的好奇心、熱情,有個人特質的魅力,願意去探索任何事我都是支持。

有些爸媽會因為小孩數學考 98 分而打小孩,罵小孩怎麼能因粗心而少那 2 分,但沒有什麼應不應該,說真的數學考 100 分也不代表他長大就會變成人才,數學只要懂就好,考 80 分和 100 分其實沒有差,最怕的是他不懂。

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我比較在意的是孩子有沒有「非結構化學習」(unstructured learning)的能力,當孩子對一件事情感興趣,願意花時間蒐集資料,把來龍去脈搞清楚,最後建構出他對這件事情的知識體系,這就是非結構化學習。這個能力是非常重要的訓練,未來不管他做什麼,都可以很快的進入狀況。

從小到大,我們在學校學的都是結構化的學習(structured learning)有課本和教材,非結構化學習的能力很難訓練,只能靠常常實作來建構,但我們通常很少有機會鍛鍊孩子這個能力。

希望孩子有非結構化學習的能力,願意花時間蒐集資料、釐清來龍去脈,建構出知識體系。圖/Pexels

有一次我家兒子他晚上 11 、 12 點還不睡,我問他在幹什麼,他說很喜歡老師養的貓咪,想做一張貓吉拉吃人的卡片送老師,所以在學 Photoshop 看能怎麼做出來,我沒有阻止他,繼續忙自己的事情,沒想到忙一忙凌晨 3 點兒子還沒睡,但他已經用 Photoshop 做出一張還滿漂亮的卡片了!通常遇上這種情況,大部分的爸媽可能會質問孩子為何浪費時間弄一隻貓,但對我而言能自己學會而且做出來比考 100 分來得更重要。

讓孩子贏在十八歲之前,卻犧牲時間養成足以面對未來的關鍵能力

Q:葉丙成老師覺得什麼是學習過程中應該具備的關鍵能力?

108 課綱在講的就是培養台灣小孩變成終生學習者,有自主學習能力的人,過去台灣教育把學生訓練成「搜尋引擎」,孩子不斷地寫評量和考古題,考試考很高的分數,但遇到不同的題型就不知道怎麼辦,如果下一代都不敢創新,只想著搜尋既有的解法,那台灣的未來很令人擔憂。

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素養就是「運用知識解決真實世界問題的能力和態度」,「知識」、「能力」、「態度」三者加在一起才會擁有素養。台灣教育過分強調學習知識,孩子可能很會解困難的數學題,但你請他們在生活中利用簡單的數學解決問題,他不一定可以解決真實世界的問題,這些知識只是拿來考試用而已。

我很歡 LIS 創辦人嚴天浩說的一句話,意思大概是:「科學教育的本體不是科學的知識;科學是一種思考的方式。」這句話太精彩,一語道破許多人對科學的錯誤看法!

我們小時候常看到的「十萬個為什麼」這類的書,那是最糟糕的。爸媽買這種書給孩子,孩子博學強記,結果大人問什麼科學問題,孩子都能快速講出答案,爸媽就覺得自己孩子是小天才。孩子也以為知道所有科學相關問題的為什麼、能快速回答各種關於科學的問題,就是學科學,這簡直錯得離譜!

學科學真正重要的是:面對問題時的思考方式。圖/Pexels

就像天浩說的,學科學真正重要的,是學會科學家面對問題的思考方式:如何觀察、如何提出假設、如何設計實驗來驗證假設、如何修正自己的假說……,這一連串的過程,才是科學教育最重要的,人家問什麼都能快速答得出來 Google 網站就做得到了。

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期待台灣教育成為亞洲國家的教育典範

Q:葉丙成老師對台灣教育的建議與期待?

很多孩子在教育上遇到的狀況,是家長選擇造成的結果,只要放過自己的小孩,讓他快快樂樂的長大,我覺得就已經會減少很多問題,很多孩子壓抑自己的七情六慾,變得膽小慎微,失去創造性。

我最近跟一些高中生在聊,雖然他們也很想跟我聊,但我們唯一能約的時間是禮拜五晚上的十點,因為六日他們要補習,平日晚上補到九點多要回家準備明天上學,你看這個社會把孩子逼到這個樣子。

我希望我們這些對教育很有熱情的人,比方說家長、中小學高中大學、體制內教育和體制外教育的老師,看可以怎麼把各個不同領域的力量串起來,更加速改變整個台灣社會對教育的看法。讓台灣的小孩能夠在亞洲有相對開放鬆綁的教育,我認為是很有機會的,這是接下來十年想和大家一起努力的目標!

葉丙成認為,讓台灣的小孩能夠在亞洲有相對開放鬆綁的教育,是很有機會的。圖/Pexels

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」,葉丙成老師分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 有科學的思維,才能看出誰在胡扯  ❜❜  —— 葉丙成

邀請您一同成為各行各業中的大科學人,您的捐款將支持「科學公益教材」的穩定開發,一起 支持台灣科學教育,讓孩子從小開始像「科學家一樣思考」,帶著自信長大成為各行各業中「 永保好奇」、「邏輯思辨」的大科學人!

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【LIS 大科學計畫 ✦ 第二季】|暖心上線 ▸▸▸▸▸▸▸
❛ 教育不只是老師的事,這是我們的任務,下一個世代的科學史,現在就得開始寫起! ❜
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LIS_96
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LIS ( Learning in Science )情境科學教材,成立於2013年7月,是一個非營利組織,致力於為國中小自然教師及學生,設計有別於填鴨教育的科學教材,協助教師進行STEAM和科學素養導向的教學,讓教師更簡單地進行教學創新,幫助更多孩子找回對科學的學習動機,並培養解決問題的能力。 在 Youtube 頻道【LIS情境科學教材】上,我們會即時更新所有LIS教材的影片,而完整的教案、學習單,亦同步上傳於【LIS教材平台網】歡迎您前往瀏覽完整內容。